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Industria del embalaje, la electricidad estática.

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INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA

La electricidad estática es un fenómeno bien conocido pero poco comprendido que afecta a múltiples industrias y diversos ambientes. Puede parecer un tanto “fantasma” – imposible de ver, de tocar y sin olor. Sin embargo los resultados de la acumulación de la carga estática son muy notables. Dichos resultados incluyen descargas eléctricas potencialmente peligrosas que pueden causar bajadas de productividad, bloqueo de la maquinaria, incendios y explosiones.

Las cargas estáticas también pueden causar daños graves a los componentes electrónicos sensibles, exigiendo costosos trabajos de reparación técnica antes y en la postventa.

 

Fig. 1: La carga triboeléctrica ( o transferencia de electrones)

 

Ocurre cuando dos materiales están en contacto y luego se separan. Uno de los materiales adquiere un exceso de iones negativos y el otro un exceso de iones positivos.

 

La acumulación de la carga estática está causada por uno de estos dos procesos: o bien, por la fricción entre dos superficies (llamado triboelectrificación) o por la proximidad de un campo electroestático (llamado carga por inducción).

Cuando una sustancia se carga por triboelectrificación, los electrones emigran de la superficie de uno de los materiales al otro (ver Fig. 1 & 2). Al separarse las dos superficies una pierde electrones y llega a estar cargada positivamente.

La otra superficie gana electrones y llega a estar cargada negativamente.

 

 

 

Fig. 2: Fricción, presión y separación son las causas principales de la electricidad estática industrial.

 

Según vaya aumentando la presión o la velocidad de contacto-separación (la fricción) entonces la acumulación de la carga estática (nivel del voltaje) crece.  Materiales que son sometidos a movimiento rápido tales como rebordes de plástico en una transportadora neumática o un tejido de film convertido, en muy poco tiempo desarrollarán cargas de más de 25.000 volteos.

La segunda manera en que un objeto o un material puede llegar a estar eléctricamente cargado es por medio de la inducción.

Un campo estático rodea un objeto altamente cargado eléctricamente. Si un objeto aislado o conductivo sin toma de tierra, entra en este campo estático también cogerá carga eléctrica. 

Esto crea la posibilidad de una descarga electroestática a algún otro objeto conductivo lo cual puede resultar en un arco de energía suficientemente potente como para prender fuego a combustibles o destruir los componentes electrónicos sensibles alrededor.

Conductores y Aislantes

 

Los materiales se clasifican en 2 grupos básicos: conductores y aislantes.  Dentro de un material conductor los electrones se mueven libremente a través de toda la sustancia. Por este motivo cuando un material conductor sin toma de tierra, llega a estar cargado eléctricamente todo el volumen del material conductivo asume una carga del mismo voltaje y polaridad. 

Un material conductor cargado eléctricamente puede neutralizarse mediante la toma de tierra. Un material aislante cargado eléctricamente puede mantener su carga durante muchas horas.

Incluso, cargas de polaridad opuestas pueden existir en un mismo tiempo sobre un material aislante. Las cargas no emigran de los materiales aislantes. Aplicando toma de tierra a materiales aislantes no se eliminan las cargas de superficie ni las impide.

La carga de una polaridad se quedará en un material conductor mientras éste se mantiene aislado de tierra.  Asimismo se descargará completamente tan pronto toque tierra.   

Fig. 3: Materiales aislantes y conductores tienen cargas de superficie diferentes y distintas capacidades de descarga en tierra.

 

Un material aislante reacciona de una forma muy diferente a las cargas electroestáticas y no puede ser neutralizado mediante las técnicas sencillas de toma de tierra (ver Fig. 3).

Dentro de un material aislante, el flujo de los electrones es muy limitado. Como consecuencia un material aislante puede mantener cargas electroestáticas de distintas polaridades y potencias  en varias áreas de su superficie.  Por este motivo algunas zonas de la superficie se atraen y otras se repelen. La conexión de toma de tierra al material aislante no producirá la descarga de electrones como en el caso de los materiales conductivos; por lo tanto se deben recurrir a otros métodos para la neutralización de la electroestática en este tipo de material.

En la tabla de las Series de la Triboelectricidad (ver Fig. 4) se pueden apreciar las cargas positivas o negativas relativas de varios materiales.

Fig. 4: Tabla de Series de la Triboelectricidad.

 

 

 

 

 

 

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